一种带储槽通用型低温装置的制作方法

1.本实用新型属于低温物理实验装置技术领域，涉及一种带储槽通用型低温装置。


背景技术：

2.随着科研的不断探索和创新，人们已经不满足于室温下的测试和研究，开始追求更极端条件下的钻研与发现。众所周知，温度的改变可能会影响物质的测试结果，所以在不同温度条件下对物质的测试可能更有助于我们的科学研究。
3.液氦和液氮是非常重要、高效的制冷剂，可直接作为冷源提供低温环境。利用液氦、液氮制成的低温恒温器配合温度计、加热器可进行变温和控温，广泛应用于光谱测试、材料特性以及低温成像等研究。
4.传统的低温恒温器温度稳定性差，温度变化范围小，更换样品不方便，大大降低了实验效率。因此，亟需一种新型的低温装置来解决上述问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于，提供了一种带储槽通用型低温装置。
6.本实用新型采用如下的技术方案：
7.一种带储槽通用型低温装置，包括制冷剂组件、仪表裙、真空罩、储槽、样品座以及样品托，
8.所述制冷剂组件、仪表裙以及真空罩自上而下依次连接；
9.所述样品托装载待测样品安装于样品座下部，样品座安装于储槽下部，且所述储槽、样品托以及样品座位于所述真空罩内部；
10.所述制冷剂组件包括液氮型组件和液氦型组件。
11.所述液氮型组件包括插头、灌装口、第一滚花螺母、排气口、第一卡箍、导管和热置换器，且上述部件自上而下依次相连。
12.所述导管为不锈钢中空结构，管壁上留有直径4mm的孔；
13.所述热置换器位于所述液氮组件的底部，热置换器为倒置式不锈钢凹槽结构；
14.所述导管和热置换器均位于所述储槽内部。
15.所述液氦型组件自上而下依次为液氦传输管线、第二滚花螺母、三通管、第一安全阀和第二卡箍。
16.所述液氦管线是带有真空夹层的不锈钢波纹管；
17.所述第二滚花螺母用于调节液氦传输管线的管腿部分上下位置；
18.所述三通管，通过三个卡箍分别与第二滚花螺母、第一安全阀以及组件入口相连。
19.所述仪表裙四周安装有第二安全阀、电学接头、盲板口以及抽真空接头，
20.所述抽真空接头包含球阀和泵抽口；
21.所述电学接头经由电学引线内部与所述样品托及温度计、加热器连接，外部与测
量装置连接。
22.所述泵抽口与真空泵的抽真空口相连；
23.所述快拆卸式卡箍连接仪表裙下部与真空罩。
24.所述真空罩为抛光不锈钢材质，其内部为真空腔；
25.所述真空罩的下部分四周留有预定数目的光学窗口，其中一个窗口位于所述真空罩底部。
26.所述光学窗口数量为1～5个。
27.所述储槽内部存储液氮或液氦，其底部为凹槽结构，其空间容纳所述热置换器或者液氦传输管线的末端；
28.所述储槽侧壁包裹预设层数的绝热薄膜；
29.所述储槽底部留有一个向内部凹陷的槽体，活性炭罐安装在槽体内，活性炭罐罐口面向真空腔，内部装有活性炭颗粒；
30.所述样品座为无氧铜材质，所述样品托为镀金无氧铜材质，样品托上装有待测样品，安装于所述样品座下部。
31.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
32.本实用新型兼容液氮和液氦，通过热传导的方式对样品座进行变温，具有高效、无振动的特点；引入制冷剂组件，变温范围可达4k
‑
500k,控温精度高达
±
30mk，可长时间进行测试；对于液氮组件，储槽底部凹槽设计可调节储槽底部的液氮含量，满足了样品对制冷量的需求也能够在高温区通过调节热置换器控制样品座对液氮的消耗，大大节约了对液氮的消耗量；一次性灌装液氮后，最低温保持时间长达13小时，保证了实验的连续性。
附图说明
33.图1是本实用新型装置主体部分的正视图；
34.图2是本实用新型液氮组件正视图；
35.图3是本实用新型液氦组件正视图；
36.图4是本实用新型仪表裙的俯视图，
37.其中，1为液氮组件、2为液氦组件、3为组件入口、4为仪表裙、5为快拆卸式卡箍、6为真空罩、7为储槽、8为活性炭罐、9为样品座、10为光学窗口、11为样品托、12为插头、13为灌装口、14为第一滚花螺母、15为排气口、16为第一卡箍、17为导管、18为热置换器、19为液氦传输管线、20为第二滚花螺母、21为三通管、22为第一安全阀、23为第二卡箍、24为电学接头、25为第二安全阀、26为盲板口、27为球阀、28为泵抽口。
具体实施方式
38.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。本技术所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型精神，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。
39.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不
是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
40.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
41.本实用新型提供了一种带储槽通用型低温装置，降温速度快、无振动，变温范围覆盖宽，控温精度高，可长时间连续工作。该低温装置兼容液氮或者液氦，采用热传递方式对样品座进行变温，通过制冷剂组件配合内置温度计、加热器和外部控温仪进行快速变温和控温并且不产生振动，变温范围可达4k
‑
500k，其中一次性灌装液氮后最低温保持时间可达13小时，控温精度达
±
30mk。
42.图1是本实用新型装置主体部分的正视图；图2是本实用新型液氮组件正视图；图3是本实用新型液氦组件正视图；图4是本实用新型仪表裙的俯视图。一种带储槽通用型低温装置结构为，制冷剂组件、仪表裙4、真空罩6自上而下依次连接。储槽7、样品座9、样品托11自上而下紧密相连，且储槽7、样品座9、样品托11位于真空罩6内部。液氮组件1包括插头12、灌装口13、第一滚花螺母14、排气口15、第一卡箍16、导管17、热置换器18，且上述部件自上而下依次相连。导管17为不锈钢中空结构，管壁上留有小孔。热置换器18位于液氮组件1的底部，为倒置式不锈钢凹槽结构。导管17和热置换器18均位于储槽7内部。液氦组件2自上而下依次为液氦传输管线19、第二滚花螺母20、三通管21、第一安全阀22、第二卡箍23。液氦管线是带有真空夹层的不锈钢波纹管。第二滚花螺母20用于调节液氦传输管线19的管腿部分上下位置。三通管21，通过三个卡箍分别与第二滚花螺母20、第一安全阀22、组件入口3相连。第一安全阀22可承受的极限压强为4psi。仪表裙4四周安装有第二安全阀25、电学接头24、盲板口26、抽真空接头，抽真空接头包含球阀27和泵抽口28。电学接头24经由电学引线内部与样品托11及温度计、加热器连接，外部与测量装置连接。第二安全阀25可承受的最大压强为4psi。球阀27用于控制外部抽气管路与真空腔的连通、关闭。泵抽口28与外部真空泵相连。快拆卸式卡箍5，将仪表裙4下部与真空罩6固定在一起。真空罩6为高抛光不锈钢材质，其内部为真空腔。真空罩6下部留有光学窗口10，光学窗口10数量可为1～5个，其中一个窗口可以位于真空罩6底部。根据实验需要可使用盲板或者窗片对窗口进行真空密封。储槽7为0.4l容积的高抛光不锈钢罐，内部存储液氮或液氦，其底部为凹槽结构，其空间刚好容纳热置换器18或者液氦传输管线19的末端，储槽7侧壁包裹多层超绝热薄膜。储槽7底部另留有一个向内部凹陷的槽体用于安装活性炭罐8，罐口面向真空腔，内部装有活性炭颗粒。样品座9为高纯无氧铜材质，样品托11为镀金无氧铜材质，样品托11上装有待测样品，安装于样品座9下部。待测样品与光学窗口10中心在一条直线上。
43.低温装置工作时，首先要对低温装置进行抽真空，具体操作为，泵抽口28与真空泵相连，开启真空泵，打开低温装置上的球阀27，持续进行泵抽，待真空度降到10
‑5mbar量级的时候，关闭球阀27、真空泵。其次对低温装置进行预冷，具体为，连接低温装置主体部分和制冷剂组件，此时只需要打开、固定组件入口3处的卡箍即可。1)对于液氮组件1，需要拔下插头12，将漏斗置于灌装口13，进行灌装液氮，待温度降到最低温后，保持半小时，再继续灌装液氮，直到液氮储槽7充满为止；2)对于液氦组件2，连接液氦传输管线19与外部液氦杜瓦，将液氦缓慢导入储槽7中，待达到最低温后适当减小液氦流量，并保持最低温。此外，对于液氮温区实验也可使用液氦组件2，通过将液氮杜瓦内的液氮通过液氦传输管线19导入到储槽7内部即可。最后，根据实验需求进行变温和控温，具体为，调节滚花螺母，上下提拉液氮
组件1的导管17，从而改变储槽7底部凹槽内的液氮的含量，并配合温度计、加热器和控温仪进行变温、控温。液氦组件2不能辅助控温，仅用于传输和灌装液氦、液氮。对于液氮组件1，若长时间测试，需要补充液氮，可直接打开插头12进行灌装液氮，不影响测试的连续性。
44.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。